DE202017005883U1

DE202017005883U1 - Einrichtung zur Umformung einer Werkstückoberfläche mit einem rotierenden Werkzeug in Form einer Walze

Info

Publication number: DE202017005883U1
Application number: DE202017005883.9U
Authority: DE
Original assignee: Sachsische Walzengravur GmbH
Current assignee: Sachsische Walzengravur GmbH
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2017-12-13
Anticipated expiration: 2027-11-11

Abstract

Einrichtung zur Umformung einer Werkstückoberfläche mit einem rotierenden Werkzeug in Form einer Walze (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (1) eine erste reliefartige Oberflächenstruktur (2) zu deren Abbildung auf der Werkstückoberfläche, dass die Walze (1) eine erste reliefartige Oberflächenstruktur (2) zur thermischen Bearbeitung wenigstens eines Bereichs der Werkstückoberfläche und/oder dass die Walze (1) eine erste reliefartige Oberflächenstruktur (2) zur mechanischen Bearbeitung wenigstens eines Bereichs der Werkstückoberfläche aufweist und dass wenigstens ein Bereich der ersten reliefartigen Oberflächenstruktur (2) wenigstens eine zweite reliefartige Oberflächenstruktur (3) zur Abbildung und/oder thermischen Bearbeitung und/oder mechanischen Bearbeitung eines Bereichs der Werkstückoberfläche besitzt.

Description

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Umformung einer Werkstückoberfläche mit einem rotierenden Werkzeug in Form einer Walze.
Walzen zur Umformung von Werkstückoberflächen sind als Prägewerkzeuge bekannt. Die Oberflächenstrukturen können der Prägewalzen können durch mechanische Verfahren oder das Beaufschlagen der Oberfläche mit Laserstrahlen erzeugt werden.
So ist unter anderem durch die Druckschrift DE 195 14 538 A1 ein Verfahren zum Herstellen von gravierten Walzen und Platten bekannt. Letztere sind Walzen oder Platten für den Flexodruck, den Tiefdruck, das Prägen und das Coating. Eine Gravur in Form eines Musters oder Rasters wird dabei in die Oberfläche des Grundkörpers mechanisch, elektromechanisch, mittels Laser oder mittels Ätzung eingearbeitet. Hauptaugenmerk gilt dabei der Erhöhung der Korrosionsbständigkeit, der Härte und der Verschleißfestigkeit. Das wird durch Nitrierhärten im Plasma erreicht.
Durch die Druckschrift DE 10 2007 032 903 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Lasergravureinrichtung bekannt. Zum Einsatz kommt dabei ein Pulslaser, dessen Strahl vor Auftreffen auf die Druck- oder Prägeformen wenigstens zweimal abgelenkt wird. Die Bearbeitung der Oberfläche erfolgt dabei durch mehrere Laserpulse oder Lserpulszüge, so dass insbesondere eine schnelle Gravur erreicht wird. Gleichzeitig wird eine thermische Überbeanspruchung der Druck- und Prägeformen vermieden. Die Aufteilung führt zu einer Intensitätsverringerung der Laserstrahls, so dass die Abtragsrate begrenzt ist.
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug in Form einer Walze zur Bearbeitung wenigstens eines Bereichs einer Werkstückoberfläche einfach so bereitzustellen, dass eine Bearbeitung auch im Mikrometerbereich möglich ist.
Diese Aufgabe wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Die Einrichtungen zur Umformung einer Werkstückoberfläche mit einem rotierenden Werkzeug in Form einer Walze zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass eine Bearbeitung wenigstens eines Bereichs einer Werkstückoberfläche auch im Mikrometerbereich möglich ist.
Dazu weist

– die Walze eine erste reliefartige Oberflächenstruktur zu deren Abbildung auf der Werkstückoberfläche,
– die Walze eine erste reliefartige Oberflächenstruktur zur thermischen Bearbeitung wenigstens eines Bereichs der Werkstückoberfläche und/oder
– die Walze eine erste reliefartige Oberflächenstruktur zur mechanischen Bearbeitung wenigstens eines Bereichs der Werkstückoberfläche

Die Walze mit der reliefartigen Oberflächenstruktur ist zu deren Abbildung auf der Werkstückoberfläche damit vorteilhafterweise ein Umformwerkzeug zum Verformen der Werkstückoberfläche zu einem Relief. Diese Walze kann dazu ein Teil einer Prägemaschine sein, wobei die Prägung mittels Pressen erfolgt.
Die Walze mit der reliefartigen Oberflächenstruktur zur thermischen Bearbeitung wenigstens eines Bereichs der Werkstückoberfläche kann beispielsweise dem Gaufrieren dienen, wobei in die Werkstückoberfläche mittels einer beheizten Walze ein Muster oder eine Narbung eingeprägt oder eingesenkt wird. Damit können insbesondere Werkstücke aus Textil, Karton, Papier oder Leder bearbeitet werden. Dazu kann diese Walze ein Bestandteil eines Kalanders sein. Weiterhin können natürlich Werkstückoberflächen aus einem Kunststoff und hier insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff thermisch mit einer reliefartigen Struktur versehen werden.
Die Walze mit der reliefartigen Oberflächenstruktur kann die Werkstückoberfläche mechanisch Bearbeiten, wobei insbesondere die Oberfläche des Werkstücks verändert wird.
Die Walze kann vorteilhafterweise auch wenigstens eine Kombination der ersten reliefartigen Oberflächenstrukturen, der zweiten reliefartigen Oberflächenstrukturen oder der ersten und der zweiten Oberflächenstrukturen aufweisen.
Damit können insbesondere auch funktionale Werkstückoberflächen, wie beispielsweise Oberflächen mit Lotoseffekt, realisiert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 10 angegeben.
Eine zweite reliefartige Oberflächenstruktur weist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 2 Oberflächenstrukturen im Mikrometerbereich und/oder Nanometerbereich auf.
Wenigstens ein Bereich der zweiten reliefartigen Oberflächenstruktur besitzt nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 3 wenigstens eine weitere reliefartige Oberflächenstruktur im Mikrometerbereich und/oder Nanometerbereich zur Abbildung und/oder thermischen Bearbeitung und/oder mechanischen Bearbeitung eines Bereichs der Werkstückoberfläche.
Die reliefartige Oberflächenstruktur weist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 4 Erhebungen und/oder Vertiefungen auf.
Die reliefartige Oberflächenstruktur weist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 5 Zähne und/oder Schnittkanten und/oder Haken und/oder Widerhaken und/oder Pilze und/oder Vertiefungen mit Hinterschneidungen auf.
Damit kann die Werkstückoberfläche eingeschnitten und/oder aufgerissen werden, so dass neue physikalische Eigenschaften ausgebildet sind.
Dazu ist oder sind die erste reliefartige Oberflächenstruktur und/oder die zweite reliefartige Oberflächenstruktur nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 6 einzeln oder zusammen eine Oberflächenstruktur zur Erzeugung von Fäden, Filamenten, Haken, Widerhaken, Pilzen und/oder Vertiefungen mit Hinterschneidungen der Werkstückoberfläche.
Die erste reliefartige Oberflächenstruktur ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 7 eine durch

– mechanische Bearbeitung eingebrachte und/oder
– Beaufschlagung mit Laserstrahlung eingebrachte und/oder
– Beaufschlagung mit Laserstrahlung erzeugte und/oder
– Ätzen eingebrachte und/oder
– eine schichtweise im 3D-Druck aufgebrachte

Die zweite reliefartige Oberflächenstruktur ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 8 eine durch

– mechanische Bearbeitung eingebrachte und/oder
– Beaufschlagung mit Laserstrahlung eingebrachte und/oder
– Beaufschlagung mit Laserstrahlung erzeugte und/oder
– Ätzen eingebrachte und/oder
– Abscheidung aufgebrachte und/oder
– Oxidation erzeugte und/oder
– eine schichtweise im 3D-Druck aufgebrachte

Die Walze ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 9 eine Prägewalze. Das kann auch eine Prägewalze zur Ausbildung wenigstens eines Bereichs einer Funktionsoberfläche des Werkstücks sein.
Die Walze besteht nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 10 aus einem Metall, einem Hartmetall, einer Keramik oder einem Verbundwerkstoff aus Metall und Keramik.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Einrichtung zur Umformung einer Werkstückoberfläche mit einem rotierenden Werkzeug in Form einer Walze als ein Ausschnitt und
2 ein Ausschnitt einer Walze mit Pilzen.
Eine Einrichtung zur Umformung einer Werkstückoberfläche mit einem rotierenden Werkzeug in Form einer Walze 1 weist im Wesentlichen eine erste reliefartige Oberflächenstruktur 2 zur Makrobearbeitung und eine zweite reliefartige Oberflächenstruktur 3 zur Mikrobearbeitung und/oder Nanobearbeitung auf.
Dabei können Makrobearbeitung in einem Bereich größer 1 mm, Mikrobearbeitung in einem Bereich kleiner 1 mm und größer 999 nm und Nanobearbeitung in einem Bereich kleiner 1 μm und größer 999 pm erfolgen.
Die 1 zeigt eine Einrichtung zur Umformung einer Werkstückoberfläche mit einem rotierenden Werkzeug in Form einer Walze 1 als ein Ausschnitt in einer prinzipiellen Darstellung.
Die Walze 1 weist dazu

– die erste reliefartige Oberflächenstruktur 2 zu deren Abbildung auf der Werkstückoberfläche,
– die erste reliefartige Oberflächenstruktur 2 zur thermischen Bearbeitung wenigstens eines Bereichs der Werkstückoberfläche und/oder
– die erste reliefartige Oberflächenstruktur 2 zur mechanischen Bearbeitung wenigstens eines Bereichs der Werkstückoberfläche auf.

Wenigstens ein Bereich der ersten reliefartigen Oberflächenstruktur 2 besitzt wenigstens eine zweite reliefartige Oberflächenstruktur 3 im Mikrometerbereich zur Abbildung, thermischen Bearbeitung und/oder mechanischen Bearbeitung eines Bereichs der Werkstückoberfläche.
Die erste reliefartige Oberflächenstruktur 2 kann eine durch mechanische Bearbeitung und/oder Beaufschlagung mit Laserstrahlung und/oder Beaufschlagung mit Laserstrahlung und Ätzen eingebrachte erste reliefartige Oberflächenstruktur 2 sein. Die zweite reliefartige Oberflächenstruktur 3 ist eine durch Beaufschlagung mit Laserstrahlung und/oder Beaufschlagung mit Laserstrahlung und Ätzen eingebrachte zweite reliefartige Oberflächenstruktur 3 sein. Darüber hinaus kann die erste reliefartige Oberflächenstruktur 2 und/oder die zweite reliefartige Oberflächenstruktur 3 wenigstens bereichsweise eine schichtweise im 3D-Druck realisierte reliefartige Oberflächenstruktur oder reliefartige Oberflächenstrukturen sein. Die zweite reliefartige Oberflächenstruktur 3 kann so beispielsweise in Form von Zähnen 4 ausgebildet sein.
Die 2 zeigt dazu einen Ausschnitt einer Walze 1 mit Pilzen 5 in einer prinzipiellen Darstellung.
Die reliefartige Oberflächenstruktur kann beispielsweise Zähne 4 und/oder Schnittkanten und/oder Haken und/oder Widerhaken und/oder Pilze 5 aufweisen.
Mit diesen Oberflächenstrukturen können damit einzeln oder zusammen eine Oberflächenstruktur von Fäden, Filamenten, Haken, Widerhaken, Pilzen und/oder Vertiefungen mit Hinterschneidungen der Werkstückoberfläche erzeugt werden.
Die Walze 1 ist eine Prägewalze.
Die Walze 1 besteht aus einem Metall, einem Hartmetall, einer Keramik oder einem Verbundwerkstoff aus Metall und Keramik.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19514538 A1 [0003]
DE 102007032903 A1 [0004]

Claims

Einrichtung zur Umformung einer Werkstückoberfläche mit einem rotierenden Werkzeug in Form einer Walze (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (1) eine erste reliefartige Oberflächenstruktur (2) zu deren Abbildung auf der Werkstückoberfläche, dass die Walze (1) eine erste reliefartige Oberflächenstruktur (2) zur thermischen Bearbeitung wenigstens eines Bereichs der Werkstückoberfläche und/oder dass die Walze (1) eine erste reliefartige Oberflächenstruktur (2) zur mechanischen Bearbeitung wenigstens eines Bereichs der Werkstückoberfläche aufweist und dass wenigstens ein Bereich der ersten reliefartigen Oberflächenstruktur (2) wenigstens eine zweite reliefartige Oberflächenstruktur (3) zur Abbildung und/oder thermischen Bearbeitung und/oder mechanischen Bearbeitung eines Bereichs der Werkstückoberfläche besitzt.
Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zweite reliefartige Oberflächenstruktur (3) Oberflächenstrukturen im Mikrometerbereich und/oder Nanometerbereich aufweist.
Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bereich der zweiten reliefartigen Oberflächenstruktur (3) wenigstens eine weitere reliefartige Oberflächenstruktur im Mikrometerbereich und/oder Nanometerbereich zur Abbildung und/oder thermischen Bearbeitung und/oder mechanischen Bearbeitung eines Bereichs der Werkstückoberfläche besitzt.
Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die reliefartige Oberflächenstruktur (2, 3) Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweist.
Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die reliefartige Oberflächenstruktur (2, 3) Zähne (4) und/oder Schnittkanten und/oder Haken und/oder Widerhaken und/oder Pilze (5) und/oder Vertiefungen mit Hinterschneidungen aufweist.
Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste reliefartige Oberflächenstruktur (2) und/oder die zweite reliefartige Oberflächenstruktur (3) einzeln oder zusammen eine Oberflächenstruktur zur Erzeugung von Fäden, Filamenten, Haken, Widerhaken, Pilzen und/oder Vertiefungen mit Hinterschneidungen der Werkstückoberfläche ist oder sind.
Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste reliefartige Oberflächenstruktur (2) eine durch mechanische Bearbeitung eingebrachte und/oder Beaufschlagung mit Laserstrahlung eingebrachte und/oder Beaufschlagung mit Laserstrahlung erzeugte und/oder Ätzen eingebrachte und/oder eine schichtweise im 3D-Druck aufgebrachte erste reliefartige Oberflächenstruktur (2) ist.
Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite reliefartige Oberflächenstruktur (3) eine durch mechanische Bearbeitung eingebrachte und/oder Beaufschlagung mit Laserstrahlung eingebrachte und/oder Beaufschlagung mit Laserstrahlung erzeugte und/oder Ätzen eingebrachte und/oder Abscheidung aufgebrachte und/oder Oxidation erzeugte und/oder eine schichtweise im 3D-Druck aufgebrachte zweite reliefartige Oberflächenstruktur (3) ist.
Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (1) eine Prägewalze ist.
Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (1) aus einem Metall, einem Hartmetall, einer Keramik oder einem Verbundwerkstoff aus Metall und Keramik besteht.